电镀废水处理过程中二次污染.docVIP

1　 电镀、石化和制药是当今全球三大污染工业。就我国电镀废水而言，据不完全统计，全国电镀厂点约1万家，职工约有40万人，每年排出的电镀废水约40亿m3[1]。1999年，全国工业和城市生活废水排放总量为401亿m3，其中工业废水排放量197亿m3[2]。由此可见，电镀废水的排放量约占废水总排放量的10%，占工业废水排放量的20%。电镀废水不仅量大，而且对环境造成的污染也严重，因为电镀废水中不仅含有氰化物等剧毒成分，而且含有Cr、Zn、Cu、Ni等自然界不能降解的重金属离子。因此对电镀废水的治理历来受到各国政府的重视，对电镀废水各种治理方法和工艺的研究也很多，其中主要有化学沉淀法、电解法、离子交换法和膜处理法等，化学法是目前国内外应用最多的，而且随着pH－ORP自动控制仪的使用，化学法处理电镀废水有逐渐增加的趋势。就上海来说[3]，废水处理中化学法所占比例由80年代中期的55.2%增至1990年的66.1%，再增至90年代中期的80.1%；而国外采用化学法的比例更是高达80%～90%[4]。 然而化学法处理电镀废水虽然具有技术成熟、投资小、费用低、适应性强、自动化程度高等诸多优点，但其缺点也是显而易见的：首先，化学法会产生大量的污泥难以处理；另外，由于化学法要向水中加入大量化学药剂，使出水的含盐量高，难以回用，如果出水外排不仅有可能造成二次污染，还浪费了宝贵的水资源。 电镀污泥的处置及二次污染 电镀污泥是化学法处理电镀废水的最大缺陷。由于电镀废水自身就含有Cr、Zn、Cu、Ni等重金属离子，在处理过程中又加入次氯酸钠、硫化钠、硫酸亚铁、氢氧化钠或氢氧化钙等各种化学药剂，因此沉淀的电镀污泥成分很复杂，这给电镀污泥的处理和利用带来困难。对电镀污泥的处置，目前国内外还没有特别有效的方法，国外大都采用填埋或固化处理。在我国，电镀污泥部分被送至砖厂烧砖，部分与煤混合燃烧后混入炉渣，而有些企业则将电镀污泥随意露天堆放[3，5－9]。这些简单的处理方法都有可能造成污泥的二次污染。 2.1　露天堆放造成二次污染 污泥的主要污染成份是Cr(OH)3，当弃露于空气中，在碱性条件下，能被空气中的O2氧化，使Cr3＋可逆性地转变成Cr6＋。反应方程为： 4Cr(OH)3＋3O2＋8OH－=4Cr＋10H2O　(1) 在常温(25℃)下，该反应的自发性由化学自由能决定。根据公式： 反应自发进行。实验测定结果也证实暴露在空气中的含铬污泥可与O2反应生成六价铬。因此电镀污泥若不加处理而任意弃置，受到风吹雨淋，会四溢漂流，致使污染扩散，给环境带来严重后果[10]。 2.2　混入粘土中烧砖造成污泥的二次污染 电镀污泥中的铬、铁主要以氢氧化物的形态存在，即Cr(OH)3、Fe(OH)3和Fe(OH)2，在烧制过程中，当温度达到200℃时，这些物质就会发生分解生成各自的氧化物，反应如下： 2Cr(OH)3=Cr2O3＋3H2O　(2) Fe(OH)2=FeO＋H2O　(3) 2Fe(OH)3=Fe2O3＋3H20　(4) 上述反应随温度的升高而加剧，所以在烧砖过程中，电镀污泥中的铬、铁主要以氧化物形态存在。在更高温度下，铬的氧化物形态发生变化： 2Cr2O3＋3O2=4CrO3　(5) 此时，Cr3＋被氧化为Cr6＋。在电镀污泥形成过程中，掺入大量NaOH或Ca(OH)2，而一般粘土中含有石英、长石及碳酸盐等，当把电镀污泥与粘土一起混合烧砖时。其物相组成以及焙烧条件与铬酸盐工业很相似，可能发生生成铬酸钠的反应，使三价铬氧化为六价铬[11]。 2.3　掺入煤中焚烧入渣造成六价铬污染 将污泥拌入煤中燃烧，则在锅炉高温(1200℃)条件下，污泥中Cr(OH)3变成Cr2O3，同时，Cr3＋受到高温活化，无形中加速了与O2的反应： 2Cr2O3＋3O2=4CrO3 根据化学热力学公式： 由此可见，该反应为吸热反应，高温下的反应速度会大大加快，污泥中的Cr3＋转化为Cr6＋进入炉渣。如果这些炉渣被用来铺路或被建材行业利用，将会对环境和人体健康带来不可想象的危害[10]。 3　处理后的出水外排造成的二次污染 3.1　活性氯对水体造成二次污染 在用碱性氯化法处理含氰废水时，常用的氯氧化剂主要有次氯酸钠、次氯酸钙和液氯等，有时由于加入的氯氧化剂过量，造成最终出水中含有少量的活性氯。通常，活性氯含量达0.002mg/L时就会对水生动植物产生毒害作用[12]。 3.2　重金属对水体造成二次污染 由于不同重金属离子沉淀的最佳pH值不同，如果在电镀废水的处理过程中，最终溶液的pH值偏离某金属氢氧化物最小溶解度pH点，则有可能造成该金属离子沉淀不完全或沉淀后反溶，从而使出水中某些重金属离子的含量过高，对水体造成污染。 3.3　Cr3＋氧化为Cr6＋对水体或土壤造成二次污染 对于铬来说，国家规